Nghiên ứu điều kiện thủy phân tinh bột sống từ bột sắn và khoai lang bằng enzyme

Trang 1 --- TRẦN ĐỨC CƯỜNGNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN TINH BỘT SỐNG TỪ BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG BẰNG ENZYMELUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU T ẬCÔNG NGH ỆTHỰC PH M Ẩ Trang 2 --- TRẦ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN ĐỨC CƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN TINH BỘT SỐNG TỪ BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG BẰNG ENZYME LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 1706118 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN ĐỨC CƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN TINH BỘT SỐNG TỪ BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG BẰNG ENZYME LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Tiến Cường Hà Nội - 2018 LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện thủy phân tinh bột sống từ bột sắn khoai lang enzyme" Tác giả luận văn: Trần Đức Cường Khóa: 2016B Người hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Cường Từ khóa (Keyword): Tinh bột sống, Stargen 002, bột s ắn, bột khoai lang, enzyme, điều kiện thủy phân Ở Việt Nam, loại củ, ví dụ sắn hay khoai lang, nguyên liệu đầu vào phù hợp nhiều lợi dễ trồng loại đất điề u kiện khí hậu khác nhau; chi phí s ản xuất thấp, giá thành rẻ; nguồn cung dồi năm (dạng tươi khô); hàm lượng tinh bột cao; tận dụng phụ ph ẩm cho ngành công nghệ khác Trước thực trạng tiềm ngành sắn khoai lang Việt Nam, phát triển sản phẩm giá trị cao từ hai loại củ này, đóng góp sản phẩm cho xã hội, thúc đẩy hỗ trợ hiệu cho doanh nghiệp vừa nhỏ nước, đồng thời giúp tạo đầu vững chắ c cho nguồn nguyên li ệu nhu cầu cấp thiết Bằng phương pháp sử dụng enzyme Stargen 002 thủy phân b ột sắn khoai lang t ạo thành sản phẩm đường có giá trị gia tăng, có khả ứng dụng cao Nghiên cứu t ập trung khảo sát ảnh hưởng số điều kiện thủy phân tới trình thủy phân tinh bột sống nhằm tìm điều kiện thích hợp để cải thiện hiệu suất thu hồi sản phẩm Kết xác định ảnh hưởng đến cấu trúc tinh bột theo thời gian thủy phân thông qua chiều dài mạc trung bình giảm dần theo thời gian thủy phân (trong sắn thủy phân dễ dàng khoai lang); độ kết tinh hạt tinh bột sắn khoai lang khơng có thay đổi theo thời gian thủy phân; số lượng hạt tinh bột có kích thước nhỏ giảm dần số lượng hạt tinh bột có kích thước lớn tăng dần theo thời gian thủy phân Ngồi ra, chúng tơi xác định ảnh hưởng điều kiện thủy phân lên hiệu suất thủy phân thông qua kết sau thủy phân thu hiệu suất cao nh ất thủy phân nồng độ chất khô 10% nhiệt độ 50 OC (= 97,51% với sắn 93,34% với khoai lang), thấp thủy phân nồng độ chất khô 30% nhiệt độ 30OC (= 49,71% với sắn 47,77% với khoai lang) Như vậy, với mục tiêu tận dụng nhiệt độ thấp sử dụng nồng độ chất cao, thủy phân tinh bột thu sản phẩm đường có khả lên men, ứng dụng vào sản phẩm thực phẩm, đem lại giá trị kinh tế cao, tạo thuận lợi cho việc áp dụng quy trình vào ngành cơng nghiệp sinh học thực phẩm LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG LI CẢM ƠN Tôi thực luận văn phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm – Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sau thời gian làm việc, luận văn hoàn thành với ủng hộ giúp đỡ nhiều người Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Tiến Cường, người thầy trực tiếp bảo, hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Từ giúp tơi trưởng thành suốt q trình học tập, nghiên cứu thêm chắn q trình cơng tác sau Tơi xin chân thành cảm ơn PGS Lương Hồng Nga, Th.S Nguyễn Thị Hồi Đức phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm tạo điều kiện giúp đỡ phương pháp thí nghiệm sở vật chất cho suốt thời gian thực đề tài Đồng thời, xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm – Đại học Bách Khoa Hà Nội hết lng bảo giúp đỡ thời gian qua Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln bên cạnh động viên, khích lệ tinh thần suốt thời gian học tập làm việc vừa qua Trong luận văn này, mặc d cố gắng tránh lỗi sai thiếu sót Kính mong thầy bạn đọc góp  chân thành để luận tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cám ơn! Hà Nội, Ngày 25 tháng 10 năm 2018 Học viên thực Trần Đức Cường LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG MỤC LỤC LI CẢM ƠN .0 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LI MỞ ĐU .7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đường glucose 1.1.1 Glucose 1.1.2 Quá trình sản xuất glucose hành từ tinh bột 10 1.2 Quá trình thủy phân tinh bột nhiệt độ hồ hóa 12 1.2.1 Tinh bột 12 1.2.2 Quá trình thủy phân tinh bột nhiệt độ hồ hóa 14 1.3 Sắn khoai lang 16 1.3.1 Sắn 16 1.3.2 Khoai lang .19 1.4 Các nghiên cứu trình thủy phân tinh bột chưa hồ hóa 22 1.5 Mục tiêu nghiên cứu .24 CHƯƠNG 2: VT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU 25 2.1 Vật liệu nghiên cứu 25 2.1.1 Bột sắn, khoai lang 25 2.1.2 Enzyme .25 LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG 2.1.3 Hóa chất 25 2.1.4 Thiết bị .25 2.2 Phương pháp nghiên cứu .26 2.2.1 Xác định độ ẩm bột nguyên liệu 26 2.2.2 Phương pháp xác định độ tro 26 2.2.3 Phương pháp xác định độ xơ 27 2.2.4 Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Kjeldahl 27 2.2.5 Xác định hàm lượng tinh bột 28 2.2.6 Xác định hàm lượng đường khử 29 2.2.9 Xác định độ kết tinh phương pháp X-Rays 30 2.2.10 Xác định chiều dài mạch trung bình (DP) .31 2.2.11 Xác định kích thước hạt tán xạ laser (DLS) 33 2.3 Bố trí thí nghiệm 34 2.3.1 Ảnh hưởng trình thủy phân tới cấu trúc tinh bột 35 2.3.2 Ảnh hưởng điều kiện thủy phân lên hiệu suất thủy phân .35 2.3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trình thủy phân .35 2.3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khơ tới q trình thủy phân .35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUN 36 3.1 Thành phần nguyên liệu 36 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng trình thủy phân tới cấu trúc tinh bột 37 3.2.1 Sự ảnh hưởng tới chiều dài mạch trung bình (DP) 37 3.2.2 Sự ảnh hưởng tới độ kết tinh (crystallinity) 38 LUN VĂN THC S 3.2.3 TRN ĐC CƯNG Sự thay đổi kích thước hình dạng hạt bột theo thời gian thủy phân 39 3.3 Ảnh hưởng điều kiện thủy phân lên hiệu suất thủy phân 42 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 42 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất khô 45 CHƯƠNG 4: KẾT LUN VÀ KIẾN NGHỊ 50 4.1 Kết luận 50 4.2 Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc khơng gian glucose Hình 2: Sơ đồ quy trình sản xuất đường glucose từ tinh bột 11 Hình 1.3: Cấu tạo hóa học tinh bột 13 Hình 4: Cấu trúc Amylose Amylopectin 14 Hình 1.5: Hình ảnh tinh bột ngơ q trình thủy phân khơng gia nhiệt 16 Hình 1.6: Sắn bột sắn 17 Hình 1.7: Hình dạng tinh bột sắn 19 Hình 1.8: Khoai lang bột khoai lang 20 Hình 2.1: Ngun tắc xác định độ phân bố kích thước hạt bột 34 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 34 Hình 1: Sự thay đổi phân bố kích thước hạt q trình thủy phân bột sắn 40 Hình 3.2: Sự thay đổi phân bố kích thước hạt trình thủy phân bột khoai lang 41 Hình 3: Sự thay đổi phân bố kích thước hạt quan sát kính hiển vi 42 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân bột sắn 44 Hình 3.5: Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình thủy phân bột khoai lang 45 Hình 3.6: Ảnh hưởng nồng độ chất khô đến hiệu suất thủy phân bột sắn 46 Hình 3.7: Ảnh hưởng nồng độ chất khô đến hiệu suất thủy phân bột khoai lang (ở nhiệt độ 50) 46 LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số tiêu chất lượng sản phẩm đường glucose 11 Bảng 1.2: Thành phần ha học tính 100g bột sắn 18 Bảng 1.3: Đặc điểm tinh bột sắn 19 Bảng 4: Một số nghiên cứu tác giả thủy phân tinh bột sống 22 Bảng 3.1: Thành phần ban đầu nguyên liệu bột sắn, khoai lang 36 Bảng 2: Chiều dài mạch theo thời gian thủy phân bột sắn khoai lang 37 Bảng 3.3: Độ kết tinh (%) theo thời gian thủy phân tinh bột sắn khoai lang 38 Bảng 4: Ảnh hưởng nồng độ chất nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân bột sắn 48 Bảng 5: Ảnh hưởng nồng độ chất nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân bột khoai lang 48 LUN VĂN THC S TRN ĐC CƯNG LI MỞ ĐU Việc chuyển hóa tinh bột thành sản phẩm giá trị gia tăng (như đường, cồn….) thực từ nhiều kỷ Trong năm gần đây, ngành công nghiệp tập trung vào việc thực biện pháp cắt giảm chi phí để trì lợi nhuận thời kỳ suy thoái kinh tế Một biện pháp hữu hiệu đưa tiến hành phản ứng nồng độ chất khô cao nhiệt độ thấp Công nghệ áp dụng phổ biến cho loại hạt cho loại củ mà ngun liệu từ củ ln có nguồn cung dồi tác động đến an ninh lương thực Ở Việt Nam, loại củ, ví dụ sắn hay khoai lang, nguyên liệu đầu vào phù hợp nhiều lợi dễ trồng loại đất điều kiện khí hậu khác nhau; chi phí sản xuất thấp, giá thành rẻ; nguồn cung dồi năm (dạng tươi khô); hàm lượng tinh bột cao; tận dụng phụ phẩm cho ngành cơng nghệ khác Ước tính sản lượng sắn nước năm 2015 đạt 10,7 triệu tấn, tăng 4,64% so với năm 2014 Việt Nam nước xuất lớn thứ hai sắn (sắn lát tinh bột), sau Thái Lan Bên cạnh sắn, khoai lang trọng canh tác hầu hết vùng Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nơng Thơn ước tính sản lượng khoai lang nước năm 2015 đạt 1,45 triệu tấn, tăng 3,5% so với năm 2014 Khoai lang chủ yếu trồng để lấy củ dùng làm thức ăn cho người Trước thực trạng tiềm ngành sắn khoai lang Việt Nam, phát triển sản phẩm giá trị cao từ hai loại củ này, đóng góp sản phẩm cho xã hội, thúc đẩy hỗ trợ hiệu cho doanh nghiệp vừa nhỏ nước, đồng thời giúp tạo đầu vững cho nguồn nguyên liệu nhu cầu cấp thiết Tóm lại nghiên cứu trước Việt Nam quốc tế đề cập đến nguồn nguyên liệu từ củ; ảnh hưởng nồng độ chất khô cao đến biến đổi động học đặc biệt đại lượng hóa l đặc tính lưu biến, kích thước hạt cn đề cập; việc kiểm sốt động học q trình thủy phân hạn chế; việc ức chế ngược sản phẩm tạo gần chưa nghiên cứu đến Với mục tiêu tận dụng triệt để hai ưu điểm lớn quy trình tiêu thụ lượng (thủy phân nhiệt độ thấp) nồng độ chất sử dụng cao; nhằm cải thiện hiệu suất thu hồi sản phẩm, tạo thuận lợi cho việc ứng dụng quy trình vào ngành cơng nghiệp sinh học thực phẩm, đề tài tập trung nghiên cứu “Nghiên cứu điều kiện thủy phân tinh bột sống từ bột sắn khoai lang enzyme”